余隙無級調節氣量節能技術在連續重整裝置再生氣壓縮機上的應用

張付軒，喬強，于勝乾，徐海民^*

( 山東東明石化集團有限公司，山東 東明  274500)

摘要：某石化公司連續重整裝置的再生氣壓縮機C-301B存在無用功耗較高的問題，節能空間較大，應用余隙無級調節氣量節能技術對該壓縮機進行了配套軟硬件的改造，取得了良好節能效果和經濟效益。通過這一應用實踐，得出該節能技術具有以下優點：壓縮機本體改造簡單；撬裝式模塊化的結構，使得安裝施工周期縮短；控制參數設置和操控簡便；產品易損件少，大大降低了維修維護費用；產品自身能耗和運行費用低，系統節能效果好，可保障業主的最大節能收益；價格適中，投資回收期大幅縮短；調節范圍適宜、輸出氣量穩定、運行安全可靠。適用于廣泛推廣應用。

關鍵詞：余隙，無級調節氣量，節能技術，再生氣壓縮機，連續重整裝置

The energy-saving technology application of the clearance Stepless Regulating on the resurgent gas compressor in continuous reforming unit

Zhang Fuxuan, Qiao Qiang ,Yu Shengqian ,Xu Haimin^*

( Shandong Dongming Petrochemical Group  Co.  Ltd.,  Dongming, 274500；2 Shandong Yiyang petrochemical energy-saving equipment Co., Ltd.,  Jinan,250101)

Abstract：There is a large quantity of useless power consumption and  a energy- saving requirement in the resurgent gas compressor C-301B used in the continuous reforming unit of a petrochemical company.The stepless regulating clearance  technology were applied to the hardware and software reforming of  C-301B , and good energy-saving effect and economic benefit were achieved.Through the practice, we found that the energy saving technology has the following advantages: simple reforming in compressor body, skid-mounted modular structure, short installation period, simple control parameters , less vulnerable parts, low self energy consumption , considerable energy-saving benefit , shorter investment payback period; suitable adjustment range, stable gas output, and  reliable performance. So the technology is deserable to be widespread applied.

 Key words: Clearance system; Stepless regulating; Energy - saving technology; Resurgent gas compressors; Continuous reforming unit

連續重整裝置是煉油化工生產過程中的重要裝置，催化劑再生單元是連續重整裝置中不可或缺的工藝單元，而再生氣循環壓縮機C301A/B是催化劑再生單元的核心設備，其作用為再生器催化劑燒焦氣體提供循環回路，同時也是高耗能設備,其耗電量約占連續重整裝置耗電量的20％左右。

某公司連續重整裝置的再生氣壓縮機C-301B改造前滿負荷狀態時的排氣量為39307 Nm3/h，該壓縮機的實際工藝輸氣量只有31563Nm3/h，其中7744Nm3/h被壓縮氣體通過旁路調節回流到壓縮機的入口；此工藝狀況下，C-301B壓縮機的軸功率為714kW；如果該機按年運行8400小時、電費價格以0.61元/kW·h計，那么，該機每年耗電量達599.76萬 kW·h，其電費支出達365.85萬元^[1]。

上述工藝循環量7744Nm3/h被壓縮氣體在通過旁路調節回流到壓縮機的入口前，還需要大量的循環冷卻水將氣體冷卻降溫降壓至壓縮機入口條件后，才可以再次進入到壓縮機氣缸中參與新的“工作”，顯然，這不但讓壓縮機做了無用功,而且還消耗了大量的循環冷卻水，這是很大的能源浪費。

為解決壓縮機多余氣體回流造成的能源浪費問題，公司組織人員收集整理了國內近幾年既能調節壓縮機排氣量又能實現節能的一些技術文獻，發現目前往復活塞壓縮機應用的相關技術仍以部分行程壓開吸氣閥調節和余隙無級調節氣量為主，且余隙無級調節氣量節能技術越來越被廣大企業所認可并采用，這主要是因為余隙無級調節氣量節能技術產品具有如下優勢：壓縮機本體改造簡單——僅對壓縮機氣缸蓋進行改造；技術產品為撬裝式模塊化結構——安裝施工便捷、施工周期短；控制參數設置簡單、操控簡便——DCS室內遠程賦值排氣量百分比信號，該技術就會自動跟蹤調節、直至滿足排氣量負荷需要；產品易損件少——大大降低了維修維護費用；產品自身能耗低——C-301B余隙無級調節系統電機僅1.1kW、且是間歇式運行，每天運行時間總計約10小時、運行費用低；系統節能效果好——由于進出余隙補助腔的氣體幾乎無氣體阻力損失，加上較小的動力電機和其間歇式運行的特點，余隙無級調節氣量節能技術的節能效果更好、可保障業主的最大節能收益；價格適中，又是其一大優勢——直接導致投資回收期大幅縮短；該技術產品氣量調節范圍適宜——能完全滿足C301B的排氣量調節需求；而技術產品輸出氣量穩定、運行安全可靠才是該技術最大的亮點^[2-8]?；诖罅考夹g文獻的分析和對2016年在加氫一車間新氫壓縮機K2101B上進行的余隙無級調節氣量節能技術改造的經驗總結^[9]，公司決定繼續采用山東易陽石化節能裝備有限公司的往復活塞壓縮機余隙無級調節氣量節能技術，再對連續重整裝置催化劑再生單元再生氣壓縮機C-301B進行氣量無級調節的節能改造。

1 技術應用

某公司再生氣壓縮機共有兩臺，日常生產時開1備1，本次僅對C-301B進行余隙無級調節氣量節能技術改造，改造用余隙無級調節系統規格型號為YY-EEA-ACCV1.2（以下簡稱“ACCV1.2”），它是專用于一級兩列往復活塞壓縮機余隙無級調節氣量節能技術改造的專利設備。該系統安裝施工始于2021年6月8日，6月12日施工完畢，僅用時5天。系統于6月28日一次投用成功，至今已穩定運行了九個多月。^[10]

ACCV1.2系統硬件主要有兩大部分組成：兩臺執行機構，分別安裝在壓縮機的原氣缸蓋處，如圖1；一臺綜合控制柜，安裝在壓縮機現場儀表旁邊，如圖2。

系統控制軟件集成于控制柜的上方防爆控制箱內，控制參數通過485通訊設備直接上傳到DCS控制室內主控電腦上，如圖3、圖4所示。

圖1  C-301B余隙無級調節系統執行機構（藍色）安裝位置 

圖2  C-301B余隙無級調節系統控制柜現場安裝位置

圖3  C-301B余隙無級調節技術改造前DCS控制畫面

圖4  C-301B余隙無級調節技術改造后DCS控制畫面

執行機構與控制柜之間的控制油管線和執行機構與泄漏監測系統之間的泄漏監測管線均為不銹鋼材質，管線間均采用雙卡套接頭進行連接。這種工藝設計，既能保證設備間連接的可靠性，又能保證壓縮機現場布局美觀、協調，還可以減小不銹鋼管線的振動。

ACCV1.2系統設計有三種操控模式，分別為：遠程DCS全自動模式、就地半自動模式和手動模式；正常生產時期采用遠程DCS全自動模式，余隙無級調節系統遠程信號故障時可以采用就地半自動模式，檢維修后的現場調試時采用手動模式非常方便。這種設計方式，是專利技術廠家綜合考慮到余隙無級調節系統從撬裝調試到投用的各個階段均能最便利操控為前提的。

C-301B壓縮機的ACCV1.2系統是基于改造前運行工藝參數（見表1）而定制設計制造的，它可以實現壓縮機排氣量在70%～90%之間無級調節。即，將氣量在90%～100%之間以固定補助余隙容積的形式設計，因此，再生氣壓縮機C-301B在進行本次余隙無級調節氣量節能技術改造后，其外輸氣量范圍為27515Nm3/h～35376Nm3/h（參見表2）。

表1  C-301B節能改造前主要工藝參數^[1]

表2  C-301B余隙無級調節不同負荷下的節能計算^[1]

2 節能效益

ACCV1.2系統九個多月的穩定運行，說明該系統設計科學合理，制造質量符合技術協議要求。2021年6月28日投用ACCV1.2系統后，C-301B負荷降至70%，再生氣壓縮機出口跨線調節閥AV30602由原來的65%左右開度，關至零，再生氣壓縮機運行平穩、無雜音；C-301B電機電流由原來的57A左右降到了41A左右，每小時可節約電流16A左右，節能效果明顯^[10]，見表3。

表3 C-301B余隙無級調節氣量節能系統標定結果^[10]

C-301B壓縮機運行在70%負荷時的節電量計算：

節約功率計算：P=UI≈1.732×10000×16×0.85=235.56（kW）

每天節約電量：235.56×24=5653.44（kW·h）

每天節約電費：5653.44×0.61=3448.60（元）

年運行8400小時，節約電量：235.56×8400=197.87（萬kW·h）

年運行8400小時，節約電費：197.87×0.61=120.7（萬元）

以上計算結果與表2對比看，實際節能效果好于理論計算結果。

長時間工作過程中，出于對壓縮機出口流量操作需要調整余量的考慮，車間將跨線調節閥AV30602開度調整為20%左右，此時再生氣壓縮機負荷在75%，這主要是基于確保壓縮機入口流量、壓差穩定。

3 技術效果

該技術在再生氣壓縮機C-301B上九個多月的運行效果來看，達到了技術協議要求的各項技術指標，特別是：

⑴.氣量無級調節范圍設計較好，能滿足裝置氣量需求；

⑵.理論節能計算數據比較準確，略低于實際節能效果，節能效益突出；

⑶.系統遠程操控簡單，控制精度（3‰）較高；

⑷.通過對技改前后氣缸振動進行檢測對比，技改后振動下降不少，提高了設備運行性能；

⑸.余隙無級調節系統運行平穩、無雜音；

⑹.系統結構設計合理、布局美觀，安裝施工簡單、速度快；

⑺.系統控制參數設置靈活、遠程操控極其方便；

⑻.系統電機較小、間歇式運行，系統自身能耗低，有利于用戶節能收益；

⑼.品牌配件，制造質量好，易損件少，運行和維護費用低。

4 結論

余隙無級調節系統在再生氣壓縮機C301B上的改造是成功的，可實現壓縮機流量在70%～90%間無級可調，且可長期穩定運行；可實現壓縮機的平穩啟動、加減負荷、切機和停機；連續重整裝置再生氣壓縮機現有負荷下節能效果顯著，預計年可節電120.7萬元，遠超技術改造的預期目標；余隙無級調節系統的投用降低了氣缸的振動，提高了設備的運行性能。

作者簡介： 張付軒（1982-）,男,漢族,山東東明人,工程師,長期從事石油煉制相關工作。E-mail: zfx8001@163.com

通訊作者： 徐海民（1976-）,男,漢族,山東東明人,工程師,長期從事石油煉制與設備管理相關工作。E-mail: 18705306910@163.com

參考文獻：

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